引言
氣孔作為植物與外界環境進行氣體交換(主要是CO2和H2O)的重要通道,在調節植物光合作用、蒸騰作用以及水分利用中扮演 著 至 關 重 要 的 角色[1].近年來通過研究氣孔發育異常的突變體,發現了許多調控氣孔發育的基因,因此對氣孔發育基本遺傳途徑的認識越來越清晰。植物氣孔發育受到多種環境因素影響,如二氧化碳和水蒸氣,而研究表明一氧化氮(nitric oxide,NO)作為廣泛分布于生物體內的活性小分子,參與了植物生長發育的許多過程[2].那么NO是否也能影響植物氣孔發育,目前還沒有相關報道,為了探究NO在氣孔發育過程中的功能,本實驗利用外源NO處理,以及NO含量變化突變 體,證 明NO調 節 擬 南 芥 氣 孔 發 育 過 程,qRT-PCR結果表明,NO影響氣孔發育相關基因MUTE、SCRM及SCRM2的表達。本結果為植物氣孔發育的調控提供了新的證據,對于改良植物的抗旱性具有重要的理論價值。
1 材料與方法
1.1材料及處理方法
實 驗 所 用 野 生 型 擬 南 芥 (Arabidopsisthaliana L.)為Columbia-0生態型,擬南芥突變體nox1(CS3156)和noa1(CS6511)均購于擬南芥信息資源庫(The Arabidopsis Information Resource)擬南 芥 種 子 經 過 消 毒 液 (5% NaClO和0.01%Triton X-100)消毒5min后,無菌水清洗3次,4℃春化3d后播種于含1%蔗糖和0.8%瓊脂的1/2MS培養基(pH 5.8)。
外源SNP處理時,先將種子在1/2MS培養基中萌發1d,然后移至提前添加不同濃度SNP的1/2MS培養基中,SNP濃度分別為0、10、20、30和40μmol·L-1.以上材料均置于擬南芥培養箱中,培養溫度為22℃,光周期為16h光照/8h黑暗,光照強度為100μmol·m-2·s-1,濕度為80%~90%.
1.2實驗方法
1.2.1顯微技術取新鮮葉片投入脫色液(V乙醇 ∶V乙酸 =19∶1)中脫色1h,再將脫去葉綠素的葉片浸入透明劑中透明1h,然后用Olympus BX60微分干涉差顯微鏡(differential interference contrast microscope,DIC)照相。透明劑配方為:水合氯醛80g,甘油10mL,用水定容至100mL.
1.2.2氣孔相關參數統計野生 型WT,突 變 體nox1(CS3156)和noa1(CS6511)三個株系分別隨機選擇十株七天的幼苗,觀察統計幼苗子葉下表皮的氣孔指數(stomatal in-dex,SI)和%(GMC+M)。拍照時每個子葉拍攝兩個不重疊、避開葉脈和葉邊緣的圖片,借助ImageJ軟件來統計SI和%(GMC+M),實驗重復3次。
擬南芥的氣孔發育要經歷三種不同的前體細胞:擬分生組織母細胞(MMC)、擬分生組織細胞(M)和保衛母細胞(GMC)[3],為了更全面準確地分析氣孔發育過程,一般將SI和%(GMC+M)作為衡量氣孔發育 的 指 標。
SI=氣 孔 數/(氣 孔 數+表 皮 細 胞數);%(GMC+M)=(保衛母細胞數+分生組織細胞數)/(保衛母細胞數+分生組織細胞數+氣孔數+表皮細胞數)[4].實驗數據用Microsoft Excel 2003軟件進行處理,采用Origin 8軟件作圖,本文中所有統計作圖中Error bars代 表 標 準 誤 差 均 值。星 號 代 表 通 過student t test計算出的差異的顯著性程度(*,P<0.05;**,P<0.01;***,P<0.001)。
1.2.3 RNA提取和qRT-PCRRNA提?。河肨rizol(Invitrogen)提取生長七天幼苗的子葉RNA,每個株系選取100株幼苗,實驗 重復3次,具體步驟如下:液氮研磨幼苗,加入1mL的Trizol,劇烈震蕩15s,室溫靜置5min后移至冰上,4℃,12 000rpm,15min離心后取上層紅色液體于新的EP管中,之后加入200μL氯仿震蕩15s,室溫靜置2min.4 ℃,12 000rpm,15min離心后取上清于新的EP管中,加入500μL異丙醇,室溫靜置30min后再次4℃,12 000rpm,15min離心,吸去管中液體,留管底白色沉淀,用70%乙醇吹打沉淀使其懸浮,4 ℃,7 500rpm,5min離心后吸去乙醇,將EP管置于超凈臺干燥,最后加入20μLDEPC H2O溶解沉淀。